第28回 天気予報情報をWebから取得して解析する

次に「晴時々曇り」という文字列から、どうやってこのパターンに変換するか考えてみます。まず晴れについて考えてみます。結果として、晴れのLEDパターンが “on” + “off” + “off” に決定できればいいわけです。予報の文字列の中に「晴」が含まれていたら “on” + “off” + “off” にする、というのはダメです。というのは、単なる「晴れ」という予報の時は晴れのLEDはつけたままになります。つまり以下の予報の時の晴れのLED点滅パターンは

「晴れ」→ “on” + “on” + “on”
「晴時々曇り」→ “on” + “off” + “off”

となります。ということは、予報に「晴」の文字があっても、これだけではLEDの点滅パターンは決定できません。上の2つの例を見ると、判定の仕方としては、

1. 最初に予報の文字が「晴れ」に完全一致したら、晴れのLEDのパターンは “on” + “on” + “on” に決定
2. そうでない場合、予報文字の最初に「晴」の文字があれば、”on” + “off” + “off”に決定

という方法はどうでしょうか。となると「曇時々晴」とかいう場合はどうすればいいのか。。。

ということで、どんな予報文字列があるのか確認してみます。と行きたいところですが、まとまった情報が見つかりませんでした。わかる範囲で調べたところ、以下の文字列があるようです。

晴れ主体の予報

曇り主体の予報

雨主体の予報

雪主体の予報

、、、、、、、、、

なんで予報ってこんなにあるんですかね。なんて言っても状況は変わりませんので、引き続き解析の方針を検討します。

先ほどのように、晴れのLEDパターンを決定する方法として、「晴れ」に完全一致していれば”on” + “on” + “on”、「晴」の文字が先頭にあれば、”on” + “off” + “off”というルールでいけそうです。晴れのLEDについては、「時々晴」という文字があれば、”off” + “blink” + “off”でOKそうです。「のち晴」の場合は、”off” + “on” + “off”でいけますよね。

ということで、ここまでの予報文字列の判定方法をまとめてみます。

あとは例外を解決していきます。このルールで漏れるパターンは幾つかタイプがあります。

例えば「晴のち一時雨」は上のルールでは「晴一時雨」と判定されます。今回は、「晴のち一時雨」のようなパターン表現は検討していませんでしたので、このような場合は、「晴一時雨」に集約してしまいたいと思います。「晴時々雨か雪」も同様で、これは上のルールでは「晴時々雨」に判定されます。これもこのように集約してしまいます。(「雨か雪」などの表現もする場合についてはチャレンジ課題にしたいと思います)

このように集約されてしまってもOKな場合はよいでが、いずれの判定にも引っかからない予報文字列があります。

「晴のち雷雨」は、「晴」については判定されますが、「のち雷雨」は上のいずれのパターンにも引っかかりません。また、「大雨」「暴風雨」も上のパターンに引っかかりません。考えてみると、今回は雷は表現しませんし、「大雨」や「暴風雨」も表現しませんので、これらはいずれも「雨」になります。(雷についてはチャレンジ課題にしたいと思います)

これは、上のパターン判別をする前に、予報文字列から「雷」「大」「暴風」を削除する処理を入れたいと思います。

ただ、これでもうまく判別できない予報文字列があります。「雨か雪」と「雪か雨」です。上の判定パターンの場合「雨か雪」は雨のLEDのみ on + off + offになります。「雨か雪」を「雨」にしてしまうのであれば、雨のLEDは点灯したまま、on + on + on のパターンにしたほうが良いです。これを解決するために、完全一致パターンとして、「雨か雪」と「雪か雨」はそれぞれ「雨」と「雪」に変換しておきます。

これでおそらく一通りの予報文字列が、今回表現するパターンに対応できると思います。あまり細かく分けると、連想配列や辞書を使った対応表形式にしてしまったほうが早いと思いますのでこのぐらいにしておきたいと思います。

このパターンの判定アルゴリズムと、全てのパターンの検証をするサンプルプログラムを作成してみます。最初に全ての予報文字列を用意して、それを判定させてみます。

PHPで天気予報文字列解析プログラムを作成

それでは早速PHPでプログラムを作成してみます。解析方法は上に説明した通りですので、その流れに沿ってプログラムを作成してみました。プログラムの後に、必要と思われる箇所の説明をします。

#!/usr/bin/php

<?php

// 天気予報文字列定義
$weather = [
    "晴れ",
    "晴時々曇",
    "晴一時雨",
    "晴時々雨",
    "晴一時雪",
    "晴時々雪",
    "晴一時雷雨",
    "晴時々雷雨",
    "晴一時雨か雪",
    "晴一時雪か雨",
    "晴時々雨か雪",
    "晴時々雪か雨",
    "晴のち曇",
    "晴のち一時雨",
    "晴のち雨",
    "晴のち一時雪",
    "晴のち雪",
    "晴のち雨か雪",
    "晴のち雪か雨",
    "晴のち雷雨",
    "曇り",
    "曇時々晴",
    "曇一時雨",
    "曇時々雨",
    "曇一時雪",
    "曇時々雪",
    "曇一時雷雨",
    "曇時々雨雷",
    "曇時々雪雷",
    "曇一時雨か雪",
    "曇一時雪か雨",
    "曇時々雨か雪",
    "曇時々雪か雨",
    "曇のち晴",
    "曇のち一時雨",
    "曇のち雨",
    "曇のち一時雪",
    "曇のち雪",
    "曇のち雨か雪",
    "曇のち雪か雨",
    "曇のち雨か雷雨",
    "雨",
    "雨時々晴",
    "雨時々曇",
    "雨一時雪",
    "雨か雪",
    "雷雨",
    "雨のち晴",
    "雨のち曇",
    "雨のち雪",
    "雨か雪のち晴",
    "雨か雪のち曇",
    "大雨",
    "暴風雨",
    "雪",
    "雪時々晴",
    "雪時々曇",
    "雪一時雨",
    "雪か雨",
    "雷雪",
    "雪のち晴",
    "雪のち曇",
    "雪のち雨",
    "雪か雨のち晴",
    "雪か雨のち曇",
    "大雪",
    "暴風雪",
];

// LED点滅パターン配列
$led_pat = [];

// 天気予報文字列の解析
foreach( $weather as $string ) {

    // 解析対象外の文字を削除
    $string = str_replace(["大", "暴風", "雷"], "", $string);

    // 「一時」を「時々」に置換
    $string = str_replace("一時", "時々", $string);

    // 「雨か雪」と「雪か雨」をそれぞれ「雨」と「雪」に変換
    $string = str_replace("雨か雪", "雨", $string);
    $string = str_replace("雪か雨", "雪", $string);

    // 晴れの解析
    // 最初に「晴」の完全一致を確認
    if( strcmp($string, "晴れ") == 0 ) {
        // 「晴れ」に完全一致していれば、晴のLEDは点灯したまま
        $led_pat += [ "fine" => ["on", "on", "on"] ]; 
    } else {
        // 「晴れ」に完全一致していなければ、「晴」の文字が含まれているか確認
        $pos = strpos($string, "晴");
        if ( $pos !== false ) {
            // 「晴」の文字が含まれている場合の処理
            if ( $pos == 0 ) {
                // 先頭に「晴」がある場合
                $led_pat += [ "fine" => ["on", "off", "off"] ];
            } else {
                // 先頭にない場合は「時々晴」と「のち晴」を確認
                if ( strpos($string, "時々晴") !== false ){
                    $led_pat += [ "fine" => ["off", "blink", "off"] ];
                } else {
                    if ( strpos($string, "のち晴") !== false ){
                        $led_pat += [ "fine" => ["off", "on", "off"] ];
                    } else {
                        // いずれでもない場合は消灯にする
                        $led_pat += [ "fine" => ["off", "off", "off"] ];  
                    }
                }
            }
        } else {
            // 予報文字列に晴れはないのでLEDは消灯したまま
            $led_pat += [ "fine" => ["off", "off", "off"] ];
        }
    }

    // 曇りの解析
    if( strcmp($string, "曇り") == 0 ) {
        $led_pat += [ "cloud" => ["on", "on", "on"] ]; 
    } else {
        $pos = strpos($string, "曇");
        if ( $pos !== false ) {
            if ( $pos == 0 ) {
                $led_pat += [ "cloud" => ["on", "off", "off"] ];
            } else {
                if ( strpos($string, "時々曇") !== false ) {
                    $led_pat += [ "cloud" => ["off", "blink", "off"] ];
                } else {
                    if ( strpos($string, "のち曇") !== false ) {
                        $led_pat += [ "cloud" => ["off", "on", "off"] ];
                    } else {
                        // いずれでもない場合は消灯にする
                        $led_pat += [ "cloud" => ["off", "off", "off"] ];  
                    }
                }
            }
        } else {
            $led_pat += [ "cloud" => ["off", "off", "off"] ];
        }
    }

    // 雨の解析
    if( strcmp($string, "雨") == 0 ) {
        $led_pat += [ "rain" => ["on", "on", "on"] ]; 
    } else {
        $pos = strpos($string, "雨");
        if ( $pos !== false ) {
            if ( $pos == 0 ) {
                $led_pat += [ "rain" => ["on", "off", "off"] ];
            } else {
                if ( strpos($string, "時々雨") !== false ) {
                    $led_pat += [ "rain" => ["off", "blink", "off"] ];
                } else {
                    if ( strpos($string, "のち雨") !== false ) {
                        $led_pat += [ "rain" => ["off", "on", "off"] ];
                    } else {  
                        // いずれでもない場合は消灯にする
                        $led_pat += [ "rain" => ["off", "off", "off"] ];  
                    }
                }
            }
        } else {
            $led_pat += [ "rain" => ["off", "off", "off"] ];
        }
    }

    // 雪の解析
    if( strcmp($string, "雪") == 0 ) {
        $led_pat += [ "snow" => ["on", "on", "on"] ]; 
    } else {
        $pos = strpos($string, "雪");
        if ( $pos !== false ) {
            if ( $pos == 0 ) {
                $led_pat += [ "snow" => ["on", "off", "off"] ];
            } else {
                if ( strpos($string, "時々雪") !== false ) {
                    $led_pat += [ "snow" => ["off", "blink", "off"] ];
                } else {
                    if ( strpos($string, "のち雪") !== false ) {
                        $led_pat += [ "snow" => ["off", "on", "off"] ];
                    } else {  
                        // いずれでもない場合は消灯にする
                        $led_pat += [ "snow" => ["off", "off", "off"] ];  
                    }
                }
            }
        } else {
            $led_pat += [ "snow" => ["off", "off", "off"] ];
        }
    }

    // 変換後の予報文字列を表示して、
    // それに対応するLED点滅パターンを表示
    echo "----------\n";
    echo $string . "\n";
    foreach( $led_pat as $key => $value ) {
        echo $key . ": ";
        foreach( $value as $pat) {
            echo $pat . " ";
        }
        echo "\n";
    }

    // $led_patを初期化
    $led_pat = [];
}

?>

82行目〜90行目

解析対象外の文字の削除、置換を行っています。str_replace()という関数を使用します。str_replace(置換対象文字列, 置換文字列, 置換対象);という引数になります。例えば、$stringの文字列中、「暴風」削除したい場合、「暴風」を空の文字 “” で置き換えるように

str_replace("暴風", "", $string);

と書きます。なお置換対象文字列は配列でもOKです。

99行目

文字列が先頭にあるか、文字列が含まれているか、というのは strpos()関数を使用します。この関数は、検索文字が検索対象文字列の何文字目にあるか調べます。例えば以下のようになります。

$string = "abcdefg";

とした場合、

echo strpos($string, "c");

を実行すると 2 となります。aが0番目となりますので、cは2番目という意味です。なお、日本語などのマルチバイトの場合は、マルチバイト単位でカウントした値ではないため注意が必要です。

また、文字が見つからなかった場合は false が返り値となります。PHPの場合、0とfalseは別物なので特にif文などで注意が必要です。C言語では、if文などでは0とfalseは同じ意味で扱えますが、PHPの場合、if文での判定は一致確認の場合は「===」、不一致確認の場合は「!==」を使います。100行目でその判定をしていますので、参考にしてみてください。

Pythonで天気予報文字列解析プログラムを作成

以下はPythonのプログラムです。プログラムのあとに、必要と思われる行に説明をしています。

#!/usr/bin/python
# coding: utf-8

# 天気予報文字列定義
weather = (
    '晴れ',
    '晴時々曇',
    '晴一時雨',
    '晴時々雨',
    '晴一時雪',
    '晴時々雪',
    '晴一時雷雨',
    '晴時々雷雨',
    '晴一時雨か雪',
    '晴一時雪か雨',
    '晴時々雨か雪',
    '晴時々雪か雨',
    '晴のち曇',
    '晴のち一時雨',
    '晴のち雨',
    '晴のち一時雪',
    '晴のち雪',
    '晴のち雨か雪',
    '晴のち雪か雨',
    '晴のち雷雨',
    '曇り',
    '曇時々晴',
    '曇一時雨',
    '曇時々雨',
    '曇一時雪',
    '曇時々雪',
    '曇一時雷雨',
    '曇時々雨雷',
    '曇時々雪雷',
    '曇一時雨か雪',
    '曇一時雪か雨',
    '曇時々雨か雪',
    '曇時々雪か雨',
    '曇のち晴',
    '曇のち一時雨',
    '曇のち雨',
    '曇のち一時雪',
    '曇のち雪',
    '曇のち雨か雪',
    '曇のち雪か雨',
    '曇のち雨か雷雨',
    '雨',
    '雨時々晴',
    '雨時々曇',
    '雨一時雪',
    '雨か雪',
    '雷雨',
    '雨のち晴',
    '雨のち曇',
    '雨のち雪',
    '雨か雪のち晴',
    '雨か雪のち曇',
    '大雨',
    '暴風雨',
    '雪',
    '雪時々晴',
    '雪時々曇',
    '雪一時雨',
    '雪か雨',
    '雷雪',
    '雪のち晴',
    '雪のち曇',
    '雪のち雨',
    '雪か雨のち晴',
    '雪か雨のち曇',
    '大雪',
)

# LED点滅パターン辞書の初期化
ledPat = {}

# 天気予報文字列の解析
for weatherStr in weather:

    # 解析対象外の文字を削除
    weatherStr = weatherStr.replace('大', '').replace('暴風', '').replace('雷', '')

    # 「一時」を「時々」に置換
    weatherStr = weatherStr.replace('一時', '時々')

    # 「雨か雪」と「雪か雨」をそれぞれ「雨」と「雪」に置換
    weatherStr = weatherStr.replace('雨か雪', '雨')
    weatherStr = weatherStr.replace('雪か雨', '雪')

    # 晴れの解析
    # 最初に「晴れ」の完全一致を確認
    if weatherStr == '晴れ':
        # 「晴れ」に完全一致していれば、晴れのLEDは点灯したままのパターン
        ledPat.update({'fine': ('on', 'on', 'on')})
    else:
        # 「晴」の文字が含まれているか確認
        pos = weatherStr.find('晴')
        if pos >= 0:
            # 「晴」が含まれている場合
            if pos == 0:
                # 先頭に「晴」がある場合
                ledPat.update({'fine': ('on', 'off', 'off')})
            else:
                # 先頭に「晴」がない場合は「時々晴」と「のち晴」を確認
                if weatherStr.find('時々晴') > 0:
                    ledPat.update({'fine': ('off', 'blink', 'off')})
                else:
                    if weatherStr.find('のち晴') > 0:
                        ledPat.update({'fine': ('off', 'on', 'off')})
                    else:
                        # いずれでもない場合は消灯する
                        ledPat.update({'fine': ('off', 'off', 'off')})
        else:
            # 予報文字列に「晴」はないのでLEDは消灯
            ledPat.update({'fine': ('off', 'off', 'off')})

    # 曇りの解析
    if weatherStr == '曇り':
        ledPat.update({'cloud': ('on', 'on', 'on')})
    else:
        pos = weatherStr.find('曇')
        if pos >= 0:
            if pos == 0:
                ledPat.update({'cloud': ('on', 'off', 'off')})
            else:
                if weatherStr.find('時々曇') > 0:
                    ledPat.update({'cloud': ('off', 'blink', 'off')})
                else:
                    if weatherStr.find('のち曇') > 0:
                        ledPat.update({'cloud': ('off', 'on', 'off')})
                    else:
                        ledPat.update({'cloud': ('off', 'off', 'off')})
        else:
            ledPat.update({'cloud': ('off', 'off', 'off')})

    # 雨の解析
    if weatherStr == '雨':
        ledPat.update({'rain': ('on', 'on', 'on')})
    else:
        pos = weatherStr.find('雨')
        if pos >= 0:
            if pos == 0:
                ledPat.update({'rain': ('on', 'off', 'off')})
            else:
                if weatherStr.find('時々雨') > 0:
                    ledPat.update({'rain': ('off', 'blink', 'off')})
                else:
                    if weatherStr.find('のち雨') > 0:
                        ledPat.update({'rain': ('off', 'on', 'off')})
                    else:
                        ledPat.update({'rain': ('off', 'off', 'off')})
        else:
            ledPat.update({'rain': ('off', 'off', 'off')})


    # 雪の解析
    if weatherStr == '雪':
        ledPat.update({'snow': ('on', 'on', 'on')})
    else:
        pos = weatherStr.find('雪')
        if pos >= 0:
            if pos == 0:
                ledPat.update({'snow': ('on', 'off', 'off')})
            else:
                if weatherStr.find('時々雪') > 0:
                    ledPat.update({'snow': ('off', 'blink', 'off')})
                else:
                    if weatherStr.find('のち雪') > 0:
                        ledPat.update({'snow': ('off', 'on', 'off')})
                    else:
                        ledPat.update({'snow': ('off', 'off', 'off')})
        else:
            # 予報文字列に「晴」はないのでLEDは消灯
            ledPat.update({'snow': ('off', 'off', 'off')})

    print '---------'
    print weatherStr
    print ledPat

    ledPat = {}

75行目

各LEDの点滅パターンはledPatという名前の辞書に格納することにします。

78行目

for 〜 in 〜 文で、weatherリストに入っている天気予報文字列を一つずつ取り出して解析をします。

81行目

大雨、暴風雪、雷などの今回のパターンで表現しない文字はここで削除します。replace()関数は引数が2つあり、raplace(検索文字列, 置換文字列)と書くと、検索文字列を検索して、見つかったら置換文字列に置き換えます。検索対象文字列の全てに対して検索・置換を行います。

97行目

先ほどはreplace()関数で文字を置換しましたが、今回は検索するだけです、find()関数は引数の文字あるいは文字列を検索して、何文字目に見つかったかを返します。最初も文字は0文字目、見つからなかったら-1を返します。

補足

プログラムを見ると、各天気の解析が同じコードになっていますよね。これは関数にしたほうがすっきりしますので、最後にプログラムをまとめる時に関数にするか、チャレンジ課題にしようと思います。

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